DE1281022B

DE1281022B - Combined transducer

Info

Publication number: DE1281022B
Application number: DE1964L0049596
Authority: DE
Inventors: Karl Allmendinger; Hans Buchbauer; Karl Schnitzler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-12-24
Filing date: 1964-12-24
Publication date: 1968-10-24

Description

Kombinierter Meßwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem induktiven Spannungswandler mit einem im gleichen Gehäuse, das aus einem Metallgefäß und aus einem daran angeflanschten Porzellanüberwurf besteht, untergebrachten, als eigene Baueinheit hergestellten, aufsetzbaren induktiven Schleifenstromwandler bestehenden kombinierten Meßwandler.Combined transducer The invention relates to one of one inductive voltage converter with one in the same housing that consists of a metal vessel and consists of a porcelain cover flanged to it, housed as own unit manufactured, attachable inductive loop current transformer existing combined transducer.

Derartige, in einem Gehäuse untergebrachte kombinierte Strom- und Spannungswandler bringen in vielerlei Hinsicht Probleme mit sich. Aus Gründen ihrer Aufstellungsmöglichkeiten in einem Hochspannungsfeld, beispielsweise in einer Umspannstation, ist es wünschenswert, Bauhöhe und Durchmesser eines solchen kombinierten Wandlers möglichst denjenigen eines Einzelwandlers anzugleichen. Diese Forderung läßt sich aus verschiedenen Gründen nicht immer ermöglichen. Bei den kombinierten Meßwandlern üblicher Bauart ist stets eine größere Grundfläche notwendig als für diejenige eines Einzelwandlers, da ein kombinierter Wandler entweder zwei Einzelwandler nebeneinander enthält und somit ohnehin einen größeren Grundflächenbedarf als ein Einzelwandler besitzt, oder zwei übereinander angeordnete Einzelwandler, die es erforderlich machen, Ausleitungen des einen Wandlers am anderen Wandler vorbeizuführen. Ferner müssen diese Ausleitungen zum Zweck der Potentialsteuerung in der Längsrichtung nach Art von Durchführungen aufgebaut sein.Such, housed in a housing combined power and Voltage converters pose problems in many ways. For their sake Installation options in a high-voltage field, for example in a transformer station, it is desirable to have the overall height and diameter of such a combined transducer to match that of a single converter as much as possible. This requirement can be not always allow for various reasons. With the combined transducers The usual design always requires a larger base area than that of one Single converter, as a combined converter either has two single converters next to each other contains and therefore a larger footprint than a single converter anyway owns, or two single transducers arranged one above the other, which make it necessary To lead out leads from one converter to the other converter. Furthermore must these diversions for the purpose of potential control in the longitudinal direction according to Art be built up by bushings.

Die dynamische Kurzschlußfestigkeit ist ein weiteres Problem, das insbesondere in den modernen engvermaschten Netzen mit hohen Kurzschlußleistungen immer mehr an Bedeutung gewinnt. Die Herstellung eines Schleifenstromwandlers ist aber in dieser Hinsicht besonders schwierig, da im allgemeinen der Primärleiter aus einer Litze besteht, damit er in die fertig vorbereitete Isolation eingelegt werden kann. Eine befriedigende Kurzschlußfestigkeit ist naturgemäß bei einem solchen Gebilde kaum zu erreichen.Dynamic short circuit strength is another problem that especially in modern, tightly meshed networks with high short-circuit power is becoming more and more important. The manufacture of a loop current transformer is but particularly difficult in this regard, since it is generally the primary conductor consists of a strand so that it is inserted into the prepared insulation can be. A satisfactory short-circuit strength is naturally with such a Structure hardly to be reached.

Schließlich ist ein kombinierter Meßwandler, der in konventioneller Weise aus einem induktiven Stromwandler und einem induktiven Spannungswandler besteht, besonders schwierig herzustellen. Dies betrifft unter anderem die Zusammenfügung der beiden Wandler bzw. die Vorbeiführung der Ausleitungen mit dem damit verbunden Aufwand an Arbeitszeit. Es werden dafür Konstruktionen notwendig, die im Grundsatz einen anderen Aufbau aufweisen als die jeweils einzelnen Strom- und Spannungswandler. Diese Konstruktionen lassen keine rationelle Fertigungsmethode zu, da sie stets nur mit viel Handarbeit verwirklicht werden können. Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen für derartige kombinierte Meßwandler bekannt. So ist beispielsweise ein Kombinationswandler angegeben worden, bei dem ein ölloser Stromwandler mit seinem die Primärwicklung aufnehmenden Isolierkörper über die Flanschfläche eines die Form einer Garnrolle besitzenden Isolierkörpers eines öllosen Spannungswandlers gesetzt ist. Bei diesem Wandler ergeben sich jedoch die bereits beschriebenen Schwierigkeiten. Die Teilwandler sind isolationsmäßig vollkommen getrennte Einheiten mit allen Nachteilen hinsichtlich Bauhöhe und Platzbedarf.Finally, there is a combined transducer that is used in conventional Way consists of an inductive current transformer and an inductive voltage transformer, particularly difficult to manufacture. This concerns, among other things, the assembly of the two converters or the bypassing of the diversions associated with it Workload. Constructions are necessary for this, which in principle have a different structure than the individual current and voltage transformers. These constructions do not allow a rational production method, since they always can only be realized with a lot of manual work. They are already different Embodiments for such combined transducers are known. So is for example a combination transformer has been specified in which an oil-free current transformer with his the insulating body accommodating the primary winding over the flange surface of one of the molds an insulator of an oil-free voltage converter with a spool of thread is. With this converter, however, the difficulties already described arise. In terms of insulation, the partial converters are completely separate units with all their disadvantages in terms of height and space requirements.

Ferner ist ein Stromwandler bekannt, der aus zwei Teilstromwandlern besteht, die mit den ihren Schaft spannungssteuernd umgebenden Teilspannungsteilern von zusammengesetzten Teilisolatoren umgeben sind. Auch hier sind zwei an sich baulich völlig getrennte Teilwandler in ihrer vollen Länge aneinandergereiht, so daß sich ebenfalls eine große Baulänge ergibt.Furthermore, a current transformer is known which consists of two partial current transformers consists of the partial voltage dividers surrounding their shaft in a voltage-controlling manner are surrounded by assembled partial insulators. Here, too, two are inherently structural completely separate partial transducers strung together in their full length, so that also results in a large overall length.

Bei einer weiteren bekannten Lösung handelt es sich um einen kapazitiven Spannungswandler, dessen kapazitiver Spannungsteiler und dessen induktiver Mittelspannungsteil in getrennten Behältern untergebracht sind. Dadurch ergibt sich ebenfalls ein umfangreicher Platzbedarf, den zu vermeiden Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.Another known solution is a capacitive one Voltage converter, its capacitive voltage divider and its inductive medium voltage part are housed in separate containers. This also results in a more extensive one Space requirement, which is the object of the present invention to avoid.

Durch einen aus Strom- und Spannungswandler kombinierten Stützerwandler ist es bekannt, die galvanische Verbindungsstelle zwischen dem als Schleifenwandler ausgeführten Stromwandler und dem Spannungswandler, der unter dem Stromwandler angeordnet ist, an die unterste Stelle der Stromwandlerschleife zu legen. Die bekannte Lösung sieht jedoch nicht eine trennbare Verbindung zwischen den beiden Wandlerteilen vor, was aber ebenfalls Teil der vorliegenden Aufgabe ist. In diesem Zusammenhang sind noch einige Lösungen bekannt, bei denen galvanische Trennstellen in stromführenden Leitern durch koaxial zur Trennstelle angeordnete Steuerschirme geschützt sind. Sie können aber, da sie ganz andere konstruktive Einzelheiten zum Inhalt haben, für die vorliegende Aufgabe keinen entsprechenden Beitrag liefern.By means of a support converter combined with a current and voltage converter it is known, the galvanic connection point between the as a loop transducer executed current transformer and the voltage transformer, which is arranged under the current transformer is to be placed at the lowest point of the current transformer loop. The well-known solution does not, however, provide for a separable connection between the two converter parts, but this is also part of the task at hand. In this In connection with this, some solutions are known in which galvanic separation points in current-carrying conductors through control screens arranged coaxially to the separation point are protected. You can, however, since they have completely different constructive details for the Content, do not provide a corresponding contribution to the task at hand.

Diese Aufgabe, die galvanische Verbindungsstelle zwischen den Teilwandlern trennbar auszuführen und sie dabei hinsichtlich ihrer Spannungsbeanspruchung sicher zu gestalten, wird dadurch gelöst, daß eine galvanische Verbindung und Trennung zwischen beiden Teilwandlern am unteren Scheitel der Stromwandlerschleife durch einen in Achsrichtung angebrachten, mit der Primärwicklung des Spannungswandlers verbundenen, federnd gelagerten Bolzen erfolgt und daß die Isolation an der Kontakt- und Trennstelle zwischen beiden Wandlern aus radial von ihr ausgehenden, in Wandlerachsrichtung sich erstreckenden barrierenartigen Isolationskörpern des Stromwandlers und aus leitenden, mit Ölspalten versehenen, barrierenartig ausgebildeten und den oberen Rand der Logenisolation des Spannungswandlers bildenden Erdabschirmungen besteht, und daß Isolationskörper und Erdabschirmungen so ineinandergreifen, daß jeweils eine Barriere des Stromwandlers mit einer etwa gleichgroßen Barriere des Spannungswandlers in Berührung kommt.This task, the galvanic connection point between the partial converters To be carried out separable and safe with regard to their voltage stress to shape is achieved in that a galvanic connection and separation between both partial transformers at the lower vertex of the current transformer loop one attached in the axial direction with the primary winding of the voltage converter connected, spring-loaded bolts and that the insulation at the contact and separation point between the two transducers from radially outgoing from it, in the transducer axis direction extending barrier-like insulation bodies of the current transformer and from conductive, provided with oil gaps, barrier-like and the upper The edge of the loge insulation of the voltage transformer consists of earth shields, and that the insulation body and earth shields interlock so that each a barrier of the current transformer with a barrier of about the same size of the voltage transformer comes into contact.

Eine besonders zweckmäßige Gestaltungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Kontakt- und Trennstelle zwischen Spannungswandler und Stromwandler von einer Schirmelektrode des Stromwandlerunterteiles elektrisch abgeschirmt ist. Außerdem kann der Meßwandler erfindungsgemäß vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, daß der rapannungswandlerteil starr in dem geerdeten Metallgefäß festliegt, während der Stromwandlerteil über Federn an dem Metallgefäß befestigt ist.A particularly expedient embodiment of the invention results in that the contact and separation point between voltage transformer and current transformer is electrically shielded by a shield electrode of the lower part of the current transformer. In addition, according to the invention, the transducer can advantageously be further developed as a result that the voltage converter part is rigidly fixed in the earthed metal vessel, while the current transformer part is attached to the metal vessel via springs.

Eift Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. In den F i g. 1 und 2 ist die Meßwandlerkctmbination in zwei um 90° verschiedenen Längsschnitten dargestellt. In dem Metallgefäß 1 ist der untere liegende Spannungswandler 2 mit seiner Primärwicklung 3, seiner Se- kundärwicklung 4 und seinem Kern 5 fest eingebaut. Aus der Logenisolation des Spannungswandlers wird ein Barrierensystcm 6 gebildet. Ferner besitzt der Spannungswandler an seinem oberen Ende einen metallischen Bolzen', der über eine Feder 8 in Längsrichtung nachgiebig gelagert ist und mit dem Eingang der Primärwicklung 3 des Spannungswandlers leitend verbunden ist. über dem Spannungswandler befindet sich der Stromwandler 9, der als Sehleifenstromwandler ausgebildet ist. Aus .Gründen der Kurzschlußfestigkeit besteht die Primärschleife 10 des Stromwandlers aus massiven Kupferleitern. Die Längsseite dieser Leitsrsehleifc wird in an sich bekannter Weise zur Potentialsteuerung von Kondensatordurchführungen 11 umgeben. Zur weiteren Erhöhung der dynamischen Kurzschlußfestigkeit werden beide Kondensatordurehführungen 11 von einem ovalen Hartpapierrohr 12 oder einer entsprechenden Bandage umfaßt. Der in das Metallgefäß 1 hineinragende untere Teil des Stromwandlers 9 wird zum Potentialabbau gegen Erde hin von barrierenartigen Isolationskörpern 13 umgeben, die beim Aufeinandersetzen der beiden Wandler kammerartig in die barrierenartigen Erdabschirmungen 6 des Spannungswandlers eingreifen und somit eine elektrisch fugenlose Verbindung dieser beiden Barrierensysteme gewährleistet. Auch nach dem Zusammenbau sind die Barrierensysteme ineinander teleskopartig verschiebbar, so däß Längstoleranten und Wärmedehnungen ohne weiteres ausgeglichen werden können. Die untere Seite der Primärleiterschleife 10 besitzt eine leitende Auflage 14, auf die der Primäranschlußbolzen 7 des Spannungswandlers gedrückt wird. Dadurch ist die galvanische Verbindung zwischen den beiden Wandlern und damit der Hochspannungsanschluß des Spannungswandlers gegeben. Die barrierenartig ausgebildete Erdabschirmung ist so ausgebildet, daß genügend viele ölspalte vorhanden sind, die eine ölzirkulation durch die beiden Kondensatordurchführungen 11 ermöglichen und so eine Abfuhr der in der Primärschleife 10 entstehenden Wärma erfolgt, ohne einen Wärmeübergang über die Isolation zu benötigen.Eift embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. In the F i g. 1 and 2, the transducer combination is shown in two longitudinal sections different by 90 °. In the metal container 1, the lower lying DC converter 2 with its primary winding 3, its Se kundärwicklung 4 and its core 5 fixed installation. A barrier system 6 is formed from the loge insulation of the voltage converter. Furthermore, the voltage converter has a metallic bolt at its upper end, which is supported resiliently in the longitudinal direction via a spring 8 and is conductively connected to the input of the primary winding 3 of the voltage converter. The current transformer 9, which is designed as a loop current transformer, is located above the voltage transformer. For reasons of short-circuit resistance, the primary loop 10 of the current transformer consists of solid copper conductors. The long side of this conductive loop is surrounded by capacitor bushings 11 in a manner known per se for potential control. To further increase the dynamic short-circuit strength, both capacitor leadthroughs 11 are encompassed by an oval hard paper tube 12 or a corresponding bandage. The lower part of the current transformer 9 protruding into the metal vessel 1 is surrounded by barrier-like insulation bodies 13 to reduce the potential towards earth, which when the two converters are placed on top of each other engage in a chamber-like manner in the barrier-like earth shields 6 of the voltage converter, thus ensuring an electrically seamless connection between these two barrier systems. Even after assembly, the barrier systems can be telescoped into one another, so that longitudinal tolerances and thermal expansions can be easily compensated for. The lower side of the primary conductor loop 10 has a conductive support 14 onto which the primary connection bolt 7 of the voltage converter is pressed. This creates the galvanic connection between the two converters and thus the high-voltage connection of the voltage converter. The barrier-like earth shield is designed so that there are enough oil gaps that allow oil to circulate through the two condenser bushings 11 and thus dissipate the heat generated in the primary loop 10 without the need for heat transfer via the insulation.

Der Stromwandler 9 ist über Federn 18 mecha" nisch mit dem metallischen Gehäuse 1 verbunden. Dadurch können Herstellungsabweichungen in der Längsrichtung und Wärmeausdehnungen der Wandler ausgeglichen werden. Auf dem Metallgehäuse 1 sitzt in üblicher Weise der Porzellanüberwurf 15, der seinerseits den Wandlerkopf 16 mit den Primäranschlüssen, der Umschalteinrichtung und dem Ausdehnungsgefäß trägt.The current transformer 9 is connected cally via springs 18 mecha "to the metallic housing 1. As a result, manufacturing variations can be compensated in the longitudinal direction and thermal expansion of the transducer. In the metal housing 1 is seated in the usual manner the porcelain cap 15, in turn, the transducer head 16 to the primary terminals , the switching device and the expansion tank.

Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Wandlern wird elektrisch durch die auf Hoch.. spannung liegende Abschirmelektrode 17 entlastet, so daß ihr dadurch potentialmäßig keinerlei Bedeutung zukommt. Diese Absehirmelektrode des Strom wandlers liegt auf dem äußeren, dis Hochspannung führenden Spulenschild der Spannungswandlerspule auf. Dadurch ist ein eindeutig definierter Potentialabbau zwischen Hochspannung und Erde an der Verbindungsstelle einwandfrei gewährleistet.The connection point between the two converters becomes electrical relieved by the shielding electrode 17 lying on high voltage, so that you as a result, there is no potential significance whatsoever. This shield electrode of the The current transformer is located on the outer coil shield of the high voltage carrying the Voltage transformer coil on. This results in a clearly defined potential reduction perfectly guaranteed between high voltage and earth at the junction.

Der Zusammenbau der beiden Wandler kann also durch einfaches Aufeinandersetzen erfolgen, wobei gleichzeitig das kammartige Ineinandergreiien der Barrierensysteme, das Schließen der Absehirmelektrode und der Hochspannungsanschluß des unten liegenden Meßwandlers gewährleistet ist. Irgendwelche zusätzlichen Isolierarbeiten oder Verbindungen arbeiten sind nicht mehr erforderlich. Jeder Meßwandler kann für sich allein als Baueinheit hergestellt werden, und zwar bis auf die Anbringung der Barrierensysteme in derselben Weise wie ein Einzelwandler.The assembly of the two converters can therefore be done by simply stacking them on top of each other take place, at the same time the comb-like interlocking of the barrier systems, the closing of the shield electrode and the high-voltage connection of the one below Transducer is guaranteed. Any additional insulation work or connections work is no longer necessary. Each transducer can be used on its own Assembly are produced, up to the attachment of the barrier systems in the same way as a single converter.

Die Abmessungen des kombinierten Wandlers sind auf das theoretisch mögliche Kleinstmaß beschränkt. her Durchmesser richtet sieh nur noch nach dem Außendurchmesser der Spulenabschirmung des Spannungswandlers, lokeinerlei Vorbeiführungen von Ausleitungen mehr erforderlich sind. Die Bauhöhe wird durch die kleine Höhe der Verbindungsstelle auf das Mindestmaß der beiden Bauhöhen der Einzelwandler begrenzt. Hinsichtlich seiner GesamtabmQssungQn unterscheidet sich also ein solcher Wandler im Durchmesser und damit der Grundfläche nicht mehr von einem Einzelwandler. Gerade diese Abmessung ist aber in den oft räumlich beengten Umspannstationen bezüglich der Grundfläche von besonderer Bedeutung.The dimensions of the combined transducer are based on the theoretical possible smallest size limited. The diameter only depends on the outer diameter the coil shielding of the voltage transformer, local bypassing of leads more are required. The overall height is determined by the small height of the connection point limited to the minimum of the two heights of the individual transducers. Regarding In terms of its overall dimensions, such a transducer therefore differs in diameter and thus the footprint is no longer of a single converter. Just this dimension but is in the often spatially cramped transformer stations with regard to the floor area really important.

Ein besonderer Vorteil ist dadurch gegeben, daß Längentoleranzen und Wärmeausdehnungen ohne konstruktive Änderung aufgenömmen werden können. Dies ist in elektrisch einwandfreier Weise durch das teleskopartige Barrierensystem und den federnden Primäranschluß des Spannungsanschlusses gewährleistet. Außerdem ist der federnde Einbau des Stromwandlers eine weitere Gewähr für die Möglichkeit der sicheren Beherrschung von Längstoleranzen und Wärmeausdehnungen. Die Wärmeausdehnungen, insbesondere der Primärschleife des Stromwandlers, werden so aufgefangen, daß keine Spalte in der Isolation entstehen können und die galvanische Verbindung zwischen den beiden Wandlern trotzdem gewährleistet ist.A particular advantage is that length tolerances and Thermal expansion can be absorbed without any structural change. this is electrically flawless thanks to the telescopic barrier system and ensures the resilient primary connection of the voltage connection. Also is the resilient installation of the current transformer a further guarantee for the possibility of safe control of longitudinal tolerances and thermal expansion. The thermal expansions, especially the primary loop of the current transformer, are caught so that none Gaps in the insulation and the galvanic connection between the two converters is still guaranteed.

Claims

Claims: 1. From an inductive voltage converter with a in the same housing, which consists of a metal vessel and one flanged to it Porcelain cover, housed, manufactured as a separate unit, attachable inductive loop current transformer of existing combined measuring transformers, d a d u r c h e k e n n - indicates that a galvanic connection and separation between the two partial transformers at the lower vertex of the current transformer loop (10) one attached in the axial direction with the primary winding of the voltage converter connected, spring-loaded bolt (7) takes place and that the insulation on the Contact and separation point between the two transducers from radially outgoing, Barrier-like insulation bodies (13) extending in the direction of the transducer axis of the current transformer (9) and of conductive, barrier-like provided with oil gaps trained and forming the upper edge of the layer insulation of the voltage converter (2) Earth shields (6) and that insulation body (13) and earth shields (6) interlock so that each barrier of the current transformer (9) with a approximately the same size barrier of the voltage converter (2) comes into contact.

2. Combined Measuring transducer according to Claim 1, characterized in that the contact and separation point between voltage transformer (2) and current transformer (9) from a shield electrode (17) the lower part of the current transformer is electrically shielded.

3. Combined transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage converter part is rigidly fixed in the grounded metal vessel (1), while the current transformer part is attached to the metal vessel (1) via springs (18). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 533 273, 718 810; German Auslegeschriften Nos. 1062 809, 1129 203; German utility model No. 1774 898, 1839 488; Swiss patents No. 322 444, 347892.